Устройство для регулирования верхнего и нижнего уровней воды смежных бьефов Советский патент 1981 года по МПК G05D9/12 

(54) УСТРОЙС1ВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ ВЕРХНЕГО И НИЖНЕГО УГОВНЕЙ ВОДЫ СМЕЖНЫХ БЬЕФОВ

Изобретение относится к технике ав томатизации перегораживающих сооружений мелиоративных систем, оборудованных электроуправляе 1ми затворами. Известна система автоматического регулирования уровня воды в участке ирригационного канала, которая предусматривает установку датчиков уровня в начале и конце участка ирригационного канала для повыше1шя точности регулирования и быстродействия систем t 3. Недостатком такой системы является снижение надежности из-за необходи мости передачи сигнала по всей длине бьефа и вызванные этим дополнительные капитальные затраты, особенно для бье фов большой протяженности. Наиболее близкой по технической сущности к предлагаемой является сиетема, которая служит для стабилизации УРОВ1Ш ВОДЬ нижнего бьефа и ликвидации аварийных ситуаций в верхнем бьефе. Регулятор работает в компдекте с контактными датчиками и формирует первьй управляющий импульс, пропорциональный скорости выхода урбвня на границу эо№г нечувствительности, и последукицие упр ляюосие импульсы с постоянной дискретностью и одинаковой длительности. При достижении уровня в верхнем бьефе аварийной отметки регулятор независимо от состояга4Я нижнего бьефа формирует команды подъема с постоянной дискретностью одинаковой длительности до полного сброса излишка воды в нижний бьеф и возвращения уровня верхнего бьефа к заданной отметке С 1 Однако этот регулятор не обеспечивает удовлетворительного качества регулирования при -широком диапазоне изменения нагрузки на канал. Формирование импульса пропорционального скорости изменения уровня, возможно только в одной точке при выходе на границу зоны нечувствительности, т.е. на границе между двумя . 38 электродг1ми. Этот недостаток неизбеяр но приводит к ухудшению качества регулирования, снижению степени устойчивости процесса стабилизации уровня воды нижнего бьефа, которое в конечном итоге приводит к устойчивым автоколебаниям или так называемым качаниям воды в бьефе. Увеличение зоны нечувствительности регулятора повьппает степень устойчивости, однако при этом значительно увеличивается погрешность стабилизации уровня. Недостатком регулирования по верхнему бьефу является то, что рассматриваемая система не может обесгт ечить пропорционального регулирования. Так при нарушении равенства ОПРИХОДО Орас510АаВ сторону увеличения О рр,од в верхнем бьефе накапливаются объемы воды и при достижении аварийной отмет ки производится сброс этого объема воды в нижний бьеф. Однако после сброса регулятор сновга переключается на регулирование по нижнему бьефу и стремится к обратному действию (прикрытию затвора), так как задание на поддержание, уровня нижнего бьефа остается неизменным в то время, как уровень в возрастает. Этим создаются условия для накопления в верхнем бьефе снова аварийной емкости. Процесс повторяется, что может привести к нежелательным колебаниям уровня и, раскачиваниям бьефа, а также увеличению непроизводительных потерь воды. Цель изобретения - повышение устой чивости и точности устройства. Поставленная цель достигается тем, что в устройство для регулирования верхнего и нижнего уровней воды смежных бьефов, содержащее датчики и задатчики уровня воды верхнего и нижнего бьефов, задатчики предельных значений уровня воды верхнего бьефа, причем выход датчика уровня воды ниж него бьефа связан с первым входом ре гулятора, выходом подключенного ко входу исполнительного блока, введены сумматор и блоки рассогласования подключенные выходом через соответствующие вентили к первым входам сум матора, второй вход которого связан с выходом задатчика уровня воды нижнего бьефа, а выход со вторым входом регулятора, первые входы блоков рассогласования подключены к выходам соответствующих задатчиков предельных значений уровня воды верхнего бьефа, а вторые входы - к выходу датчика уровня воды верхнего бьефа. Алгебраическое суммирование сигнала рассогласования по верхнему бьефу с сигналом задатчика уровня воды нижнего бьефа позволяет корректировать задание стабилизации уровня нижнего бьефа по отклонению уровня верхнего бьефа и этим повысить устойчивость процесса автоматического регулирования при накоплении и срабатываний резервных обьемов, уменьшить величину динамической и статической ошибки стабилизации уровней верхнего и нижнего бьефов, автоматизировать процесс сглаживания неравномерного графика водопотребления, Введение пропорционального регулирования по верхнему бьефу, использованное в предлагаемой системе, повышает устойчивость и качество регулирования в широком диапазоне изменения нагрузок на канал, исключает устойчивые автоколебания, допускаемые в известных системах. На чертеже представлена блок-схема устройства для регулирования верхнего и нижнего уровней воды смежных бьефов. Устройство содержит датчик 1 уровня воды верхнего бьефа, датчик 2 уровня воды нижнего бьефа, ре;Гулятор 3, , а также узел управления 4, электропривод затвора 5, образующие йсполнительный блок 6, задатчики 7,7 предельных значений уровня воды верхнего бьефа, блоки рассогласования 8,9, вентили 10,11, сумматор 12, задатчик 13 уровня воды нижнего бьефа. На входы блока 8 поступают сигналы задатчика 7 предельного верхнего значения датчика 1 верхнего бьефа. Сигнал рассогласования с выхода ка 8 через вентиль 10, поступает на один вход сумматора 12. Аналогично на входы блока 9 поступают сигналы задатчика 7 предельного нижнего значения и датчика 1 верхнего бьефа. Выходной сигнал блока 9 через вентиль I1, поступает на другой вход , сумматора 12, Выходной сигнал элементов 10 или 11 отличный от нуля,если сигнал датчика уровня воды верхнего бьефа, соответственно больше или меньше выходных сигналов задатчиков Ij 7 соответственно верхнего или нижнего предельных з сачений. В сумматоре производится математическая операция алгебраического сложения этих сигналов с сигналом задатчика 13 уровня воды нижнего бьефа. Суммарный сигнал поступает на вход импульсного регулятора. Задание верхнего предельного зна чениЯ уровня.воды верхнего бьефа про изводится с целью защиты от переполнения верхнего бьефа, а задание нижнего предельного значения - с целью зашит от его опорожнения. При отсутствии сигнала рассогласования по верхнему бьефу система производит стабилизацию уровня нижне го бьефа. Регулирование по верхнему бьефу производится при появлении сигнала рассогласования на выходе блоков 8 или 9 и регулирукицее воздействие формируется импульс« 1М регулятором 3 с учетом величиИ) и знака сигнала рассогласования по нижнему бьефу. Если уровень нижнего бьефа соответствует заданному, то при появ лении сигнала, величина которого больше нечувствительности регулятора 3, система отрабатывает управлякяцёе воздействие для компенсации рассогла сования по верхнему бьефу. Таким образом, регулирование по верхнему бье фу начинается с малых рассогласовани и система обеспечивает пропорциональ но-импульсное регулирование. Если верхним бьефом является головной источник водозабора, уровень в котором увеличивается при сокращении водопотребления хозяйствами, сис тема автоматически переключается на стабилизацию другого уровня нижнего бьефа. При этом величина уровня стабилизации нижнего бьефа увеличивается по сравнению с заданной задатчиком 13, на величину рассогласования по верхнему бьефу. Такой режим работы при котором система автоматически изменяет задание установки уровня стабилизации нижнего бьефа в зависимости от ситуа ции в верхнем бьефе, важен для оросительных систем, у которых наблюда ется при суточном регулировании колебания уровня источника водозабора, и в связи с этим важно накапливать в бьефе резервные емкости при снижении водопотребления. Накапливание резервных емкостей и распределение их по бьефам производится равномерно при увеличении уровня верхнего бьефа выше заданной верхней зоны, т.е. при 4 появлении навыходе блока Ш сигнала рассогласования. Аналогичным образом производится ав томатическое изменение уровней стабилизации нижнего бьефа в нижерасположен ых (не показанных) бьефах оросительного канала, перегораживающие сооружения которого снабжеш предлагаемой системой автоматизации. Срабатывание резервных емкостей также происходит автоматически при снижении уровня головного источника водозабора, так как при этом сигнал рассогласования с выхода задатчика 7 уменьшается до нуля и система переключается на стабилизацию уровня нижнего бьефа в соответствии с уставкой задатчика 13 нижнего бьефа. Системы каскадного регулирования, перегораживакнцие сооружения которых автоматизированы с помощью предлагаемой системы местной автоматики, обеспечивают равномерную подачу расходов водопотребителям, позволяют полностью автоматизировать процесс водораспределения открытой оросительной сети и этим высвободить постоянный обслуживающий персонал. Повышение же точности и качества регулирования позволяет минимизировать дефициты и непроизводительные потери воды. Формула изобретения УСТРОЙСТВО для регулирования верхнего и нижнего уровней воды смежных бьефов, содержащее датчики уровня вода верхнего и нижнего бьефов, задатчик уровня воды нижнего бьефа задатчики предельных значений уров ня воды верхнего бьефа, причем выход датчика уровня воды нижнего бьефа связан с первым входом регулятора, выходом подключенного ко входу исполнительного блока, отличающееся тем, что, с целью повышения усройчивости и точности устройства, оно содержит сумматор и блоки рассогласования, подключенные выходом через соответствующие вентили к первым входам сумматора, втопой вход которого связан с выходом задат г чика уровня воды нижнего бьефа, а выход - со вторым входом регул)1тора, первые входы блоков рассогласования подключены к выходам соответствующих задатчиков предельных значений уровня воды верхнего бьефа, а вторые входык аыходу датчика уровня воды верхнего бьефа. 7 Источники информации, принятые во внимание при экспертизе I. Авторское свидетельство СССР 1 477390, кл. 005 В М/01, 1975. 864256 2, Новые автоматкческие регуляторы АРУ-13 и АРУ-21. Экспресс-информация Мигводхоза СССР. Серия 5, вьт.6, 1976 (прототиг).